市政桥梁检测考试-静动载试验.pdf

1 桥梁结构的静载试验桥梁结构的静载试验 2 主要内容：主要内容： 一.静载试验的目的及内容 二.加载方案和测点设置 三.静载试验检测设备 四.静载试验 五.试验数据分析及桥梁承载力评定 六.实例 3 一. 静载试验的目的及内容 1.1 荷载试验的目的：荷载试验的目的： 进行桥梁荷载试验的目的是检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文 件和规范的要求，对于新桥型及桥梁中运用新材料、新工艺的，应验证桥梁 的计算图式，为完善结构分析理论积累资料对于旧桥通过荷载试验可以评 定出其运营荷载等级 1.2 荷载试验的主要内容：荷载试验的主要内容： （1）荷载试验的目的； （2）试验的准备工作； （3）加载方案设计； （4）测点设置与测试； （5）加载控制与安全措施； （6）试验结果分析与承载力评定； （7）试验报告编写 4 一. 静载试验的目的及内容 1.3 荷载试验的准备工作：荷载试验的准备工作： 1）试验孔（或墩）的选择 对多孔桥梁中跨径相同的桥孔（或墩）可选1-3孔具有代表性的桥孔（或 墩）进行加载试验选择时应综合考虑以下因素： （1）该孔（或墩）计算受力最不利； （2）该孔（或墩）施工质量较差、缺陷较多或病害较严重； （3）该孔（或墩）便于搭设，脚手架，便于设置测点或便于实施加载。

2）搭设脚手架和测试支架 脚手架和测试支架应分开搭设互不影响，脚手架和测试支架应有足够的强 度刚度和稳定性脚手架要保证工作人员的安全、方便操作测试支架 要满足仪表安装的需要，不因自身变形影响测试的精度，同时还应保证试 验时不受车辆和行人的干扰 5 一. 静载试验的目的及内容 3）静载试验加载位置的放样和卸载位置的安排 静载试验前应在桥面上对加载位置进行放样，以便于加载试验的顺利进 行如加载工况较少，时间允许，可在每次工况加载前临时放样如加载 工况较多，则应预先放样，且用不同颜色的标志区别不同加载工况时的荷 载位置 4）试验人员组织及分工 根据每个试验人员的特长进行分工，每人分管的仪表数目除考虑便于进行 观测外，应尽量使每人对分管仪表进行一次观测所需的时间大致相同 5）其他准备工作 加载试验的安全设施、供电照明设施、通讯联络设施、桥面交通管制等工 作应根据荷载试验的需要进行准备 6 二.加载方案和测点设置 2.1 加载方案与实施 ：加载方案与实施 ： 1）试验荷载工况的确定）试验荷载工况的确定 荷载工况选择应反映桥梁设计的最不利受力状态，简单结构可选1-2个工 况进行各荷载工况布置时可参照截面内力（或变形）影响线进行，下面 给出常见桥型荷载工况： （1） 简支梁桥：跨中最大正弯矩工况 L/4最大正弯矩工况 支点最大剪力工况 桥墩最大竖向反力工况 （2） 连续梁桥主跨跨中最大正弯矩工况 主跨支点负弯矩工况 主跨桥墩最大竖向反力工况 主跨支点最大剪力工况 边跨最大正弯矩工况 7 （3） 悬臂梁桥（T型刚构桥）：支点（墩顶）最大负弯矩工况 锚固孔跨中最大正弯矩工况 支点（墩顶）最大剪力工况 挂孔跨中最大正弯矩工况 （4） 无铰拱桥：跨中最大正弯矩工况 拱脚最大负弯矩工况 拱脚最大推力工况 正负挠度绝对值之和最大工况 2）试验荷载等级的确定）试验荷载等级的确定 （1） 控制荷载的确定 控制桥梁设计的荷载有下列几种： 1. 汽车和人群（标准设计荷载）；城-A、城-B、 2 .挂车或履带车（标准设计荷载）； 3 .需通行的特殊重型车辆。

二.加载方案和测点设置 8 分别计算以上几种荷载对结构控制截面产生的内力（或变形）的最不利值， 进行比较，取其中最不利者对应的荷载作为控制荷载 （2） 静载试验效率η 荷载试验应尽量采用与控制荷载相同的荷载当客观条件所限，采用的试验 荷载与控制荷载有差别时，为保证试验效果，在选择试验荷载的大小和加 载位置时采用静载试验效率、动载试验效率进行控制 静载试验效率为 Ss――静载试验荷载作用下控制截面内力计算值； S――控制荷载作用下控制截面最不利内力计算值； μ――按规范采用的冲击系数，平板桂车、履带车、重型车辆，取“0” ηq值可采用0.8-1.05，一般情况下ηq值不宜小于0.95 (1) s q S s η μ = + 二.加载方案和测点设置 9 3）静载加载分级与控制）静载加载分级与控制 为了加载安全和了解结构应变和变位随试验荷载增加的变化关系，对桥梁荷 载试验的各荷载工况的加载应分级进行 根据各荷载工况的加载分级按弹性阶段计算结构各测点在不同荷载等级下计 算变位（或应变），以便对加载试验过程进行分析和控制 4）加载设备的选择）加载设备的选择 （1） 可行式车辆 采用车辆加载优点很多，如便于调运和加载布置，加卸载迅速等。

采用汽车 荷载既能作静试验又能作动载试验这是较常采用的一种方法 （2） 重物直接加载 5）加载重物的称量）加载重物的称量 二.加载方案和测点设置 10 2.2 测点设置测点设置 （1） 主要测点的布设： 测点的布设不宜过多，但要保证观测质量有条件时，同一测点可用不同的 测试方法进行校对，一般情况下，对主要测点的布设应能控制结构的最大 应力（应变）和最大挠度（或位移）几种常用桥梁体系的主要测点布设 如下： 简支梁桥：跨中挠度；支点沉降，跨中截面应变、 连续梁桥：跨中挠度；支点沉降，跨中和支点截面应变 悬臂梁桥：悬臂端部挠度、支点沉降，支点截面应变 拱桥：跨中，L/4处挠度，拱顶L/4和拱脚截面应变 挠度观测测点一般布置在桥中轴线位置截面抗弯应变测点应设置在截面横 桥向应力可能分布较大的部位，沿截面上、下缘布设，横桥向测点设置一 般不少于3处，以控制最大应力的分布 二.加载方案和测点设置 11 （2） 其他测点的布设 根据桥梁调查和检算工作的深度，综合考虑结构特点和桥梁目前状况等可适 当加设以下测点： a. 挠度沿桥长或沿控制截面桥宽方向分布； b. 应变沿控制截面桥宽方向分布； c. 应变沿截面高分布； d. 组合构件的结合面上、下缘应变； e. 墩台的沉降、水平位移与转角，连拱桥多个墩台的水平位移； f.剪切应变； g. 其他结构薄弱部位的应变； h. 裂缝的监测测点。

（3） 温度测点的布设 选择与大多数测点较接近的部位设置1-2处气温观测点，此外可根据需要在桥 梁主要测点部位设置一些构件表面温度观测点 二.加载方案和测点设置 12 三.静载试验检测设备 桥梁试验对所用仪器设备的基本要求：桥梁试验对所用仪器设备的基本要求： 1、性能（如精度、量程等)能满足桥梁结构试验的具体要求； 2、使用时不影响原结构的受力性能和工作情况； 3、使用方便、结构可靠、经济耐用 13 3.1 机械式测试仪器机械式测试仪器 优点：优点： 准确度高，对环境适应性强，读数有一定的灵敏度，工作可靠直观，可重复使用； 缺点：缺点： 灵敏度较差，不便于远距离操纵，难以自动测量和记录 14 3.1.1 机械式位移计机械式位移计 由百分表（位移计）等与夹具（如磁力表架）组合 而成利用顶杆、齿轮、滑轮、弹簧、指针和刻度 盘，将被测机械量变向，并转换成可读数的仪表 一般包括三大部分： ? 传感机构 ? 转换机构 ? 指示机构 15 注意事项：注意事项： ?固定位移计的不动点支架必须有足够的刚性 ?位移计测杆与所测量的位移方向完全一致 ?位移计使用前应仔细检查测杆活动是否灵活，并及时清洁 ?位移计使用日久或经过拆洗修理后必须经过标定。

标定可用更高精度的百分 表或千分表进行 16 3.1.2 手持式应变仪手持式应变仪 主要部分是千分表，它固定在一根金属杆上，其测杆则自由地顶在另一金属杆 的突出部分上、两金属杆之间用两片富有弹性的薄钢片相连，因而能平行地相 对移动，每根金属杆的一端带有一个尖形插轴，两插轴间的距离L 即仪器的标 距后二次读数差即为结构在区段L 内的变形ΔL ，除以标距L 即得杆件的应变 值 17 3.1.3 机械式转角量测装置机械式转角量测装置 转角的测量系统有两种，一种式用倾角议及夹具组成的测量系统，另一种是利 用两个位移计及相应夹具组成的量测系统，均可进行结构截面、桁架节点、支 座等处的转角测量 18 3.1.4 电阻应变仪电阻应变仪 用电阻式应变仪测试桥梁结构应变时需用应变仪和电阻应变片（应变计）配合使用 优点：优点： ?灵敏度高 ?电阻片尺寸小且粘贴牢固 ?电阻片质量小 可以在高温（800-100℃）、低温（-100-70℃）、高压（上万个大气压）、高速旋转 （几千转／mm-几万转／mm）、核幅射等特殊条件下成功的使用 缺点：缺点： ?粘贴工作量大 ?重复使用困难 19 ?电阻应变片的构造电阻应变片的构造: 绕线式应变片主要由敏感元件、基底、覆盖层和引出线等几部分组成。

?敏感丝栅是应变片的主要元件，一般由康酮、镍铬合金制成 ?基底和覆盖层起定位和保护应变片几何形状的作用，也起到与被测试试件之间电绝缘 作用纸基常用厚度0.015-0.02mm 机械强度高、绝缘性能好的纸张制作胶基则用性 能稳定、绝缘度高、耐腐蚀的聚合胶制成其它有特殊要求的应变片，可采用不同材 料做成基底 ?引出线是用以连接导线的过渡部分，一般用直径约为0.15-0.30mm 的金属丝 ?粘结剂把丝栅基底和覆盖层牢固地粘结成一个整体 20 ?电阻应变片的种类电阻应变片的种类: 21 ?电阻应变片的种类电阻应变片的种类: ?金属丝式应变片 最常用的形式为丝绕式，又称为圆角线栅式它的制造设 备和技术都较简便，但横向灵敏度较箔式应变片为大（横 向灵敏度会给测量带来一定的误差）丝式应变片常用的 金属材料是康酮、镍铬合金、铁镍铬合金和铂铱金等 ?箔式应变片 箔式应变片是由照相、光刻技术腐蚀成丝它在性能上的 优点是散热条件好，逸散功率大，可以允许较大电流、耐 蠕变和漂移的能力强，易做成任意形状，但它工艺较复 杂，箔片的材料主要为康酮、镍铬合金等 ?半导体应变片 优点是灵敏度高、频率响应好、可以做成小型和超小型应 变片。

半导体应变片的出现为应变电测技术的发展开创了 新的途径它的缺点是温度系数大，稳定性不及金属应变 片等 22 ?电阻应变片的种类电阻应变片的种类: ?应变花 在两向应力状态时，需要测出一点的两个或三个方向的应变，才可求出此测点的主 应力的大小和方向，这就要使用粘贴在一个公共基底上，按一定方向布置的2～4个 敏感栅组成的电阻应变片，这种应变片叫做电阻应变花、应变花或多轴应变片 23 ?电阻应变片的选用电阻应变片的选用: ?对于一般的结构试验，采用120Ω纸基金属丝应变片就可满足试验要求其标距可 结合试件的材料来选定，如钢材常用5-20mm，混凝土则用40-150mm，石材用20- 40mm ?对于有特殊要求的，可选择特种应变片，如低温应变片、高温应变片、疲劳寿命 片、裂纹探测片、应力片以及高压、核辐射、强磁场等条件下使用的应变片 24 ?电阻应变片的粘贴技术电阻应变片的粘贴技术: ?粘结剂 对应变胶的性能要求是：粘结强度高（剪切强度一般不低于3-4MPa），电绝缘性 能好，化学稳定性及工艺性好等在特殊条件下，还要考虑一些其他要求，例如耐高 温、耐老化、耐介质（油、水、酸和碱等）、耐疲劳等目前常用的应变胶分为有机 胶和无机胶两类。

常温下用有机胶，无机胶则用于高温应变片的粘贴 常规桥梁试验粘贴应变片的应变胶一般为快干胶和热固性树脂胶等 ? 501 快干胶和502 快干胶 ?环氧树脂胶 25 ?粘贴技术 ? 定位先初步画出贴片位置、用砂布或砂轮机将贴片位置打磨平整，混凝土表面 无浮浆，必要时涂底胶处理，待固化后再次打磨在打磨平整的部位准确画出测 点的纵、横中心及贴片方向 ? 贴片用镊子夹脱脂棉球蘸酒精（或丙酮）将贴片位置清洗干净用手握住应变 片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，调整应变片的位置， 使其可准确定位在应变片上覆盖小片玻璃纸，用手指轻轻滚压、挤出多余胶水 和气泡注意不要使应变片位置移动。